《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Opto22系統(tǒng)為Mariah肉類(lèi)包裝廠實(shí)施能耗監(jiān)控
宋靜敏
摘要: 背景北美肉類(lèi)包裝廠正在迅速倒閉,還有許多廠正遭受著財(cái)政危機(jī)。Mariah公司也不例外。數(shù)據(jù)表明肉類(lèi)包裝廠能耗是第三大經(jīng)濟(jì)消耗(排在原產(chǎn)品和員工之后),而肉廠對(duì)錢(qián)消耗在何處沒(méi)有概念。事實(shí)上,費(fèi)用支出如此巨大,Mariah公司已從本地電力機(jī)構(gòu),尋找到一個(gè)"無(wú)需成本"能源審查。
Abstract:
Key words :

  背景
  北美肉類(lèi)包裝廠正在迅速倒閉,還有許多廠正遭受著財(cái)政危機(jī)。Mariah公司也不例外。數(shù)據(jù)表明肉類(lèi)包裝廠能耗是第三大經(jīng)濟(jì)消耗(排在原產(chǎn)品和員工之后),而肉廠對(duì)錢(qián)消耗在何處沒(méi)有概念。事實(shí)上,費(fèi)用支出如此巨大,Mariah公司已從本地電力機(jī)構(gòu),尋找到一個(gè)"無(wú)需成本"能源審查。而肉廠管理(包括廠長(zhǎng)John Stadler)閱讀到賬單報(bào)告,卻發(fā)現(xiàn)這個(gè)節(jié)約的建議只是照明系統(tǒng)中使用更多的能源節(jié)約燈泡,他們意識(shí)到這個(gè)賬單在Mariah設(shè)備中對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)毫無(wú)線(xiàn)索。每年的經(jīng)費(fèi)三分之二花費(fèi)在電力上,這已清晰表明公司如果想挽回局面就需要減少電力開(kāi)銷(xiāo)。

  為了更好了解并控制能源賬單,Mariah公司向Holmes Energy公司求助,該公司是能源消耗、系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)、控制、維護(hù)方面的專(zhuān)家。Holmes Energy公司決定Marish肉類(lèi)包裝廠能源管理項(xiàng)目首先應(yīng)該是探索。包括搜集設(shè)備清單、系統(tǒng)框架理圖以及過(guò)去的電力、氣體、水、污水相關(guān)設(shè)備故障及消耗的記錄報(bào)告,。進(jìn)一步的檢測(cè)和討論顯示何時(shí)電力、制冷壓縮機(jī)、冷卻塔、空氣壓縮機(jī)、泵、照明及各種設(shè)備都在持續(xù)運(yùn)行,并都認(rèn)為消耗很多能源。問(wèn)題是,能源用到哪里去了?
  監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)采集
  為了回答這個(gè)問(wèn)題,Holmes Energy公司設(shè)計(jì)并安裝了AutoPilot Energy Information System(AutoPilot能源信息系統(tǒng))進(jìn)行監(jiān)測(cè)、識(shí)別、管理,并最終減少M(fèi)ariah公司的電力消耗。AutoPilot系統(tǒng)基于Opto 22硬件,在關(guān)鍵位置安裝了多套Opto系統(tǒng),包括貫穿工廠和機(jī)器及設(shè)備的IO、設(shè)備的電力表。與Mariah公司的獨(dú)立機(jī)器和設(shè)備的連接,提供監(jiān)測(cè)甚至微小的電力改變,以及精確識(shí)別大型能耗的能力。"只監(jiān)測(cè)電表將顯示何時(shí)電能消耗,但是Opto I/O被證明具有更多的好處,可精確追蹤工廠內(nèi)資金都流向了何處",Holmes公司解釋。
  因?yàn)镸arish公司主要的設(shè)備大部分已擁有獨(dú)立、正常工作的控制系統(tǒng),工廠操作人員熟悉并能良好適應(yīng)它們,AutoPilot系統(tǒng)設(shè)計(jì)的只是用于直接監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集的,。AutoPilot系統(tǒng)硬件也利用標(biāo)準(zhǔn)通信技術(shù),允許Holmes公司遠(yuǎn)程接入及每天通過(guò)PC瀏覽能量數(shù)據(jù),并提供不斷的分析及建議。
  顯示的是實(shí)際的工廠及設(shè)備實(shí)時(shí)及歷史用戶(hù)界面由系統(tǒng)提供,,因?yàn)樾畔⒂蓤D標(biāo)形式展現(xiàn),Mariah公司操作及維護(hù)人員直觀易懂。設(shè)備運(yùn)行和消耗的報(bào)告不僅在能量單元可見(jiàn),也可從資金消耗上獲得。這種形式的數(shù)據(jù)報(bào)告允許廠長(zhǎng)Stadler和其他人明白每個(gè)系統(tǒng),每天每小時(shí)花費(fèi)的資金。
  積累的數(shù)據(jù)不久就顯示Mariah冷藏系統(tǒng)消耗了了工廠三分之二電力。很明顯的,能源管理的努力應(yīng)該從開(kāi)始就聚焦于系統(tǒng)。這里揭示了一個(gè)長(zhǎng)達(dá)30年之久的問(wèn)題,總的成本可能達(dá)到數(shù)十萬(wàn)美金。
  能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝后,當(dāng)?shù)仉娏镜墓I(yè)能源工程師致電Holmes公司,通知他們Mariah公司正面臨著投資$100,000美元在新的變壓設(shè)備中中,為在夏天之前添加更多的冷藏設(shè)備作準(zhǔn)備。而Holmes公司了解到,數(shù)據(jù)顯示該工廠已經(jīng)擁有至少所需冷藏容量的兩倍。經(jīng)過(guò)會(huì)議討論,工廠管理人員及工程師認(rèn)識(shí)到,此舉并不解決本質(zhì)問(wèn)題。
  "他們看到的是過(guò)去使用的情況,而我看到的是他們需要什么。"Holmes公司聲明。"我們監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù),與工廠所需能源的模型相比較,顯示即使在一年中最炎熱的天氣,工廠都有兩至三倍冷藏空間,我們需要找到為何沒(méi)有實(shí)現(xiàn)這點(diǎn),而不是花費(fèi)巨資在不必要的新的變壓站或冷凍機(jī)等其他事情上。"
  深度剖析
  最新獲得數(shù)據(jù)提供了一個(gè)重新測(cè)試工廠熱工的機(jī)會(huì),并可能解釋為何冷藏需求無(wú)法被滿(mǎn)足的原因。舉例,當(dāng)250磅活豬送去工廠加工,每只動(dòng)物的體溫在103華氏度。管理?xiàng)l例要求在加工后,肉類(lèi)溫度在固定時(shí)間后,降低到冷卻器或冷藏室的溫度。使用工程物理學(xué)及肉類(lèi)的比熱,就可計(jì)算出工廠每天每只豬每小時(shí)需要降低的溫度,以及由此而需的冷卻。Mariah公司的冷藏系統(tǒng)可使溫?zé)岬娜忸?lèi)進(jìn)入不斷冷卻的狀態(tài)。也需要去除從人群、燈光、發(fā)動(dòng)機(jī)、用于清洗的滾燙熱水獲得的熱量。在夏天,冷藏系統(tǒng)也要和穿透屋頂與墻壁,以及通過(guò)空氣流入室內(nèi)的熱量抗衡。由于部分建筑已有75年悠久的歷史,與外界隔絕措施并不完善,工人們自然會(huì)認(rèn)為這是工廠冷藏肉類(lèi)困難的主要原因。但無(wú)論是什么原因,實(shí)施起來(lái),就整個(gè)工程能量平衡而言,"進(jìn)熱量"必須與"出熱量"想等。Mariah公司員工明白這點(diǎn),但依舊的問(wèn)題是:為何在炎熱的夏天無(wú)法充分的冷卻?

  周一上午2點(diǎn)收集的數(shù)據(jù),當(dāng)室外溫度是-20華氏度,冷藏系統(tǒng)顯示所提供的400噸的制冷。運(yùn)行需要大約600千瓦(KW)。一千瓦時(shí)(kWh)5分錢(qián),成本是一小時(shí)30美元,或者一天720美元。但在上午2點(diǎn),工廠沒(méi)開(kāi)燈也沒(méi)有工人。在周五之后沒(méi)有產(chǎn)品可進(jìn)入冷藏系統(tǒng)。在同一天,所有產(chǎn)品需要清潔并審核。只有冷藏系統(tǒng)在運(yùn)行。
  揭露問(wèn)題

  最終,他們意識(shí)到了問(wèn)題。冷藏室的冷卻懸管具有自動(dòng)解凍系統(tǒng)。解凍劑進(jìn)入冷卻懸管,因此表層的冰會(huì)融化并蒸發(fā)。來(lái)自冷藏室懸管的熱蒸汽,以及之前每段懸管的自動(dòng)值控制著解凍進(jìn)程。如果之前的數(shù)值無(wú)法使系統(tǒng)正常工作,熱蒸汽不斷泄露進(jìn)入冷藏室懸管,將產(chǎn)生巨大的熱量。為了與此對(duì)抗,冷藏系統(tǒng)需更多運(yùn)行(使用自身出力用以支持自身需求),可能不足以支持工廠剩余的冷藏。   
  為了探究可行性,工程師調(diào)查工廠每段線(xiàn)管,并開(kāi)始手動(dòng)調(diào)近數(shù)值。AutoPilot監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立即顯示每臺(tái)壓縮機(jī)的用電量,整個(gè)冷藏系統(tǒng)降低運(yùn)行。(例如,冷藏系統(tǒng)以600kW啟動(dòng),最后突然降低到30kW)。當(dāng)完成后,工廠冷藏裝載峰值低于200噸(從大約550開(kāi)始下降),因此證實(shí)了Holmes Energy公司的觀點(diǎn),即提供的冷藏液比所需的多了兩倍。
  揭露的數(shù)值問(wèn)題也證實(shí)了Mariah公司不需要花費(fèi)100,000美元用于新變壓器(或者用于冷藏設(shè)備成千上萬(wàn)的經(jīng)費(fèi))。這避免了成本對(duì)Mariah公司的巨大利益影響。通過(guò)修改冷卻懸管的數(shù)值,可消除冷藏系統(tǒng)的錯(cuò)誤導(dǎo)入,每天每小時(shí)減少工廠600kWh的電量消耗,每年可節(jié)省250,000美元。這個(gè)數(shù)值多余Mariah公司每年成本的25%。
  此外,許多工人敘述Mariah公司冷藏問(wèn)題已經(jīng)存在近30年了。這意味著那些錯(cuò)誤的數(shù)值可能已經(jīng)導(dǎo)致超過(guò)250萬(wàn)美元的電力成本。還有許多Mariah雇員的士氣損失,他們經(jīng)常與保持環(huán)境安全、設(shè)備正常工作、面臨調(diào)整方針相抗衡,所有這些都被透支的冷藏系統(tǒng)所妨礙。
  這些信息由基于Opto 22的AutoPilot監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所提供,它由Holmes Energy公司設(shè)計(jì)并安裝,不僅減少了Mariah公司的運(yùn)營(yíng)成本,也有助于該公司提升利潤(rùn),基于工廠現(xiàn)狀,幫公司作出決定性的商務(wù)決策,而不是評(píng)估或推測(cè)。寧可用精確的管理系統(tǒng)揭示Mariah公司工程中的缺陷,而不是白白將錢(qián)花在沒(méi)有問(wèn)題的地方。一旦辨別錯(cuò)誤后,將對(duì)它進(jìn)行改正,而面臨資金流失并倒閉的工廠也將有能力繼續(xù)經(jīng)營(yíng),并將前所未有的繁榮發(fā)展。
  通過(guò)大量涌入的與能量相關(guān)的,實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù),資金周轉(zhuǎn)是有可能的。Mariah公司提供的有效能耗監(jiān)測(cè)信息無(wú)法通過(guò)其他方式獲得。工程師們可立即從電腦屏幕或報(bào)告中讀到數(shù)據(jù),獲得足夠信息了解之前的神秘問(wèn)題。這是管理層需要授權(quán)的數(shù)據(jù),并下?lián)芤欢ǖ馁Y金。這不僅是問(wèn)題的立即補(bǔ)救辦法,也可取消的不必要的支出,以新的高效能源模式,整個(gè)工廠再評(píng)估與改組以提升利益。
  "了解我們工廠成本與特定系統(tǒng)及區(qū)域的關(guān)系,幫助我們確定在行業(yè)內(nèi)不再有競(jìng)爭(zhēng)力"Mariah總經(jīng)理Joe Brands說(shuō)。"當(dāng)數(shù)據(jù)顯示成本與我們運(yùn)營(yíng)有關(guān),并且程度是新工廠的兩倍,那需要改善的需求非常清晰。"
  "缺少監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù),我們無(wú)法了解并解決問(wèn)題,"Holmes說(shuō)。"完整、精確的信息,便于使用,這是非常關(guān)鍵的;它是以持續(xù)進(jìn)行為基礎(chǔ),創(chuàng)造和保存能量的關(guān)鍵。在嘗試解決問(wèn)題前先了解問(wèn)題,是非常好并且有效的方法,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是確保能量系統(tǒng)正常操作、維護(hù)的關(guān)鍵,以最低總成本控制生產(chǎn)。

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